Маркировка легированных сталей – как узнать химсостав без стандарта?

1 Маркировка – требования ГОСТа

Сталей много, поэтому их обозначение должно как-то систематизировать. Этим и занимались составители ГОСТ 4543-71. Шифр для сплавов с особыми свойствами начинается с буквы, которая характеризует их группу. В маркировке на первой позиции символ "Ж", "Х" либо "Е" говорит о нержавеющих, хромистых или магнитных сплавах. А вот нержавеющие хромоникелевые стали маркируются буквой "Я". Для шарикоподшипниковых и быстрорежущих материалов характерны обозначения "Ш" и "Р".

Если сплав относится к высококачественным либо особо высококачественным, то он обозначается символами "А" и "Ш" соответственно, которые расположились в конце шифра. Качественные стали не имеют особых обозначений. Нагартованный либо термически обработанный прокат также маркируется, в первом случае буквой "Н", во втором – сочетанием "ТО". Более подробно химический состав каждой марки стали указывается в ГОСТе или справочной литературе.

Нагартованный прокат

Теперь мы остановимся на принципах маркировки, ознакомившись с которыми, вы сможете узнать приблизительный состав сплава, не заглядывая в литературу. Первым указывается количество углерода. Причем это значение берется в сотых долях, т. е. 30ХГС содержит приблизительно 0,3% С. Далее следуют буквенные обозначения конкретного элемента. Азот (N), ниобий (Nb), вольфрам (W), марганец (Mn) и медь (Cu) обозначаются первыми буквами русского алфавита: А, Б, В, Г, Д соответственно.

Символы "К", "М", "Н", "П", "Р", "С", "Т" свидетельствуют о наличии в составе сплава кобальта (Co), молибдена (Mo), никеля (Ni), фосфора (P), бора (B), кремния (Si) и титана (Ti). А вот если вы увидите букву Ц, то речь идет о цирконии (Zr). Элементы Ванадий (V), хром (Cr) и алюминий (Al) зашифрованы в буквах Ф, Х, Ю. Цифры, стоящие после каждой буквы, показывают процентное содержание конкретной добавки. Если после буквенного обозначения никакое число не указывается, значит, содержание этого элемента не превышает 1,5%. Рассмотрев особенности маркировки легированных сталей по ГОСТ 4543–71, остановимся немного и на их характеристиках.

2 Классификация сплавов по свойствам

Из названия становится понятно, что этот класс сталей содержит добавки, которые влияют на свойства. Если содержится не более 5% полезных примесей, то сплав относится к низколегированным. Среднелегированные в своем составе имеют не более 10% примесей. Если их количество переваливает за этот порог, то речь идет о высоколегированных сталях.

Как и углеродистые, эти сплавы делятся на конструкционные и инструментальные. Первые в основном нашли свое применение при производстве деталей машин. Они могут относиться к цементуемым, то есть, обогащенным углеродом с целью увеличения твердости, и улучшаемым, которые подвергаются термической обработке. Еще есть группа строительных сталей, эти сплавы близки с конструкционными по составу, но не подвергались воздействию высоких температур. Они нашли широкое применение в строительной и ремонтной области. А из инструментальных сплавов в основном производят измерительные приборы, режущее и штамповочное оборудование и т. д.

Строительные стали

Еще стоит сказать несколько слов и о сталях с особыми свойствами. К таковым относятся жаропрочные, нержавеющие, сплавы с особыми магнитными или электрическими характеристиками. В зависимости от состава сталь может быть хромистой, никелевой, хромоникельмолибденовой и т. д. Кроме того, разделение идет на трех-, четырехкомпонентные в зависимости от количества легирующих элементов.

Немалую роль играет и структура материала, ведь она во многом определяет его свойства. Если преобладает избыточный феррит, то такие стали относятся к доэвтектоидным. А вот в эвтектоидных уже доминирует перлит. Заэвтектоидные сплавы характеризуются наличием вторичного карбида в структуре. Существует еще один класс сталей – ледебуритные. В этом случае преобладает ледебурит, образованный избыточными карбидами и аустенитом.

3 Влияние легирующих элементов

Даже если вы сумели разобрать маркировку легированных сталей, нужно еще и знать роль добавок. Они вводятся с целью улучшения свойств материала. Таким путем можно добиться повышенной прочности, твердости, а нержавеющие сплавы прекрасно переносят любые погодные условия и т. д. В этом пункте мы остановимся на каждом из распространенных легирующих элементов.

Углерод – обязательный компонент в составе сталей. Увеличение его процентного содержания до 1% самым благоприятным образом сказывается на твердости и прочности. Но если вводить его дальше, то прочность начнет заметно ухудшаться. Кроме того, этот элемент негативно отразится на пластичности сплава.

Пластичность стального сплава

Очень часто стали легируют марганцем. Он повышает степень раскисления и нейтрализует негативное влияние серы. При этом каких-то существенных изменений свойств ждать от этой добавки не стоит. А вот совсем по-другому дела обстоят с молибденом, который повышает способность к прокаливанию. Этот элемент способствует лучшей коррозионной стойкости, ползучести и значительно снижает хрупкость.

Если необходимо увеличить ударную вязкость и прочность, тогда следует ввести в состав никель и хром. Cr также благоприятно сказывается на устойчивости материала к коррозии и окислению. Титан и ванадий обеспечивают эффект уменьшения зерна, тем самым увеличивают текучесть и порог предельной прочности на разрыв. Повысить износостойкость и сохранить твердость даже после термического воздействия позволит вольфрам.

К опасным компонентам следует отнести азот, водород, серу и фосфор. Первые два приводят к повышению хрупкости металла. S имеет негативное влияние на ударную вязкость. После этой примеси материал становится менее пластичным, ухудшается свариваемость, а соединения FeS и вовсе приводят к красноломкости. Другими словами, сплав склонен к образованию трещин во время термической обработки. Фосфор, наоборот, провоцирует хладноломкость (склонность материала к растрескиванию во время механической обработки без подогрева). Особенно вредное влияние этого элемента обостряется с повышением углерода.

4 Применение сталей – где мы с ними сталкиваемся?

Благодаря своим свойствам стали используются во многих отраслях. Например, инструментальные нашли себя при изготовлении различных элементов, испытывающих высокое давление. Еще из них производят шестерни и ролики сложной формы, режущий инструмент, вырубные штампы, прошивные матрицы и т. д. В машиностроении широко используются стали, отличающиеся упругостью. Из них изготавливают пружины, растяжки, подвески. Нержавеющие сплавы нашли себя при производстве посуды.

Посуда из нержавеющих сплавов

Однако следует заметить, что их использование актуально только в ответственных конструкциях либо когда нужно изготовить элемент с заданными свойствами. Это обусловлено высокой стоимостью материала из-за дорогих примесей. Поэтому разбирать маркировку легированных сталей чаще всего приходится только специалистам, а нам остается лишь оценивать их эксплуатационные качества при применении изделий в быту или тяжелой технике.